一種耐熱防污的超高壓絕緣材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種耐熱防污的超高壓絕緣材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國電力事業(yè)發(fā)展迅速，電網(wǎng)系統(tǒng)運行電壓等級不斷提高，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐步 擴大。超高或特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)是國家電網(wǎng)正在全力打造的智能電網(wǎng)的骨架和核屯、，建設(shè)特 高壓輸電網(wǎng)絡(luò)能夠大幅度提升我國電網(wǎng)的輸送能力，降低長距離電力輸送損耗，但是更高 的電壓等級及直流輸電對廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備的絕緣材料的安全可靠性提出了重大挑戰(zhàn)。
[0003] 高性能絕緣材料是構(gòu)成高壓、特高壓輸變電設(shè)備和網(wǎng)路的技術(shù)核屯、與關(guān)鍵，其電 氣性能的高低與穩(wěn)定直接關(guān)系到了整個輸電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級與安全。低密度聚乙締具有優(yōu) 良的介電性能和機械性能，已被廣泛應(yīng)用于超高壓塑料絕緣電力電纜中。隨著超高壓、特高 壓直流輸變電系統(tǒng)的發(fā)展，運行過程中的絕緣老化問題越來越嚴重，已成為絕緣電纜向超 高壓發(fā)展的主要障礙。當(dāng)絕緣聚合物的工作電場強度達到擊穿電場強度的十分之一時，長 時間工作的電力設(shè)備絕緣中會引起樹枝化，降低電纜使用壽命。隨著超高壓、特高壓直流輸 變電工程的建設(shè)，電力設(shè)備正朝著電壓高、體積小、重量輕和高可靠性的方向發(fā)展。尋找高 效、耐久的抗老化添加劑，W便進一步減薄電纜的絕緣厚度，提高聚合物絕緣的擊穿強度和 延長電纜使用壽命，對降低電纜的制造成本具有明顯的經(jīng)濟效益和實用價值。另外國內(nèi)空 氣污染嚴重，氣候條件復(fù)雜，作為電力安全頭號大敵的輸變電設(shè)備污閃防護依然任務(wù)艱巨； 更高的電壓等級對絕緣材料的耐熱性能也提出了新的要求。
[0004] 發(fā)明專利CN103665525A公開了一種高壓直流電纜絕緣材料，該發(fā)明包括：100份 LD陽，1~2份CPE，0. 5~1. 5份BaTi〇3,0. 6~1. 5份導(dǎo)電鐵酸鐘晶須，1~2. 5份交聯(lián)劑，0. 1~0. 5 份抗氧劑。用該材料制備的半導(dǎo)電聚締控屏蔽材料，具有超光滑表面特性，物理性能好，綜 合性能優(yōu)異。發(fā)明專利CN101445627A公開了一種高壓直流電纜絕緣材料及其制備方法，該 發(fā)明采用的技術(shù)方案是，將100重量份的低密度聚乙締，0. 1~1重量份的抗氧劑，0. 5~5重量 份的馬來酸酢，放入密煉機中混煉，然后再加入0. 1~5重量份的交聯(lián)劑混煉10~15分鐘，得 到高壓直流電纜絕緣材料，該發(fā)明制備的絕緣材料可W有效提高高壓直流電纜的力學(xué)性能 和電氣性能。但是運些材料不能很好的提高絕緣材料的防污閃性能和耐熱性能。
[0005] 因此，研制高性能絕緣材料，對建設(shè)安全可靠、穩(wěn)定高效的直流超高壓輸變網(wǎng)絡(luò)、 提升我國輸電水平和節(jié)省資源具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抑制空間電荷分 布、提高材料抗老化性能的耐熱防污的超高壓絕緣材料及其制備方法。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 一種耐熱防污的超高壓絕緣材料，包含的組分及其含量為：低密度聚乙締100重量份， 氣娃樹脂15~20重量份，聚四氣乙締20~30重量份，室溫硫化娃橡膠5~15重量份，納米蒙脫 石1~5重量份，十二烷基硫酸鋼0. 1~1重量份，蒸饋水10~30重量份，納米氮化棚、納米氧 化儀和納米氧化鋒混合物5~15重量份，相容劑0.8~6重量份，阻燃劑1~5重量份，抗氧劑 0. 5~2. 5重量份，交聯(lián)劑0. 5~5重量份。 陽00引優(yōu)選的，所述低密度聚乙締的密度為0. 895~0. 920g/cm3,烙融指數(shù)為 2. 3~15g/10min〇
[0009] 優(yōu)選的，所述聚四氣乙締為聚四氣乙締微粉，粒徑為0. 5~5μm。
[0010] 優(yōu)選的，所述納米氮化棚、納米氧化儀和納米氧化鋒混合物的粒徑為25~60nm，所 述納米氮化棚：納米氧化儀：納米氧化鋒的質(zhì)量比為3:5:2。
[0011] 優(yōu)選的，所述相容劑為馬來酸酢接枝聚乙締或馬來酸酢接枝聚丙締。
[0012] 優(yōu)選的，所述阻燃劑為氨氧化侶。
[0013] 優(yōu)選的，所述抗氧劑為抗氧劑300或抗氧劑BBM。
[0014] 優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為過氧化二甲酯、Ξ締丙基異Ξ聚氯酸醋或二亞乙基Ξ胺中 的一種。
[0015] 本發(fā)明還提供了上述耐熱防污的超高壓絕緣材料的制備方法，包括W下步驟： 1) 將0. 1~1重量份十二烷基硫酸鋼加入10~30重量份蒸饋水中，置于磁力攬拌器中，在 20~35°C條件下攬拌15~40min，然后加入1~5重量份納米蒙脫石，在60°C水浴中攬拌3~6h， 過濾、干燥，得到表面改性的納米蒙脫石； 2) 將步驟1)得到的表面改性的納米蒙脫石與100重量份低密度聚乙締依次加入到轉(zhuǎn) 矩流變儀中，在140~190°C下混合20~25min，得到低密度聚乙締/蒙脫石復(fù)合材料； 3) 將步驟2)得到的低密度聚乙締/蒙脫石復(fù)合材料，15~20重量份氣娃樹脂，20~30份 聚四氣乙締，5~15份室溫硫化娃橡膠，5~15重量份納米氮化棚、納米氧化儀和納米氧化鋒 混合物，0. 8~6重量份相容劑放入密煉機中混煉30~40min，混煉溫度為140~180°C，得到混 合物料； 4) 在步驟3)得到的混合物料中依次加入0. 5~5重量份交聯(lián)劑、0. 5~2. 5重量份抗氧 劑、1~5重量份阻燃劑，在密煉機中混煉10~20min，混煉溫度為140~180。得到混煉物； 5) 將步驟4)得到的混煉物烙融擠出造粒，得到所述耐熱防污的超高壓絕緣材料。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 1、納米蒙脫石通過表面改性，與低密度聚乙締的相容性更好，增加了納米蒙脫石在有 機體中的分散性。采用納米蒙脫石改性低密度聚乙締，可W有效提高材料的擊穿強度，增加 低密度聚乙締初性，降低其對裂紋的敏感性，增加熱性能。
[0017] 2、室溫硫化娃橡膠是常用防污閃涂層的主要成分，其具有優(yōu)良的電氣絕緣性、憎 水性和憎水遷移性；聚四氣乙締乙締微粉的添加可W顯著降低環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的介電常 數(shù)、介質(zhì)損耗和吸水率，同時也提高了復(fù)合材料的熱分解溫度和抗污能力；氣娃樹脂具有優(yōu) 異的耐溫性、抗粘性、耐化學(xué)品性、防污性。通過W上材料的有機結(jié)合，可W有效提高材料的 耐熱性和防污能力。
[0018] 3、采用無機納米復(fù)合技術(shù)能夠大幅度提高材料的體積電阻率，減少表面電荷積 聚、優(yōu)化電場分布、避免沿面閃絡(luò)，同時提高材料絕緣、力學(xué)及熱學(xué)等綜合性能。納米復(fù)合材 料的局部放電W及耐壓性能具有明顯優(yōu)勢，納米復(fù)合材料還具有顯著的協(xié)同效應(yīng)，可綜合 發(fā)揮各組分的協(xié)同效能。
[0019] 4、本發(fā)明通過各種材料的有機結(jié)合，制備得到的耐熱防污的超高壓絕緣材料，能 夠有效抑制電纜絕緣材料中的空間電荷積聚，耐熱性能高，防污能力強，具有良好的機械性 能、電氣性能和熱性能，物理性能好，綜合性能優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的闡述。
[0021] 一種耐熱防污的超高壓絕緣材料，包含的組分及其含量為：低密度聚乙締100重 量份，氣娃樹脂15~20重量份，聚四氣乙締20~30重量份，室溫硫化娃橡膠5~15重量份，納 米蒙脫石1~5重量份，十二烷基硫酸鋼0. 1~1重量份，蒸饋水10~30重量份，納米氮化棚、納 米氧化儀和納米氧化鋒混合物5~15重量份，相容劑0.8~6重量份，阻燃劑1~5重量份，抗氧 劑0. 5~2. 5重量份，交聯(lián)劑0. 5~5重量份。 陽02引所述低密度聚乙締的密度優(yōu)選為0. 895~0. 920g/cm3,烙融指數(shù)優(yōu)選為 2. 3~15g/10min，所述烙融指數(shù)在190°C/2. 16kg下測定，低密度聚乙締與高密度聚乙締相 比柔初性好，與線性低密度聚乙締相比，可W阻礙內(nèi)部由于雜質(zhì)離子解離形成的電荷的積 累。低密度聚乙締有成核劑作用，減小了球晶尺寸，改善了結(jié)晶完整度，從而降低了空間電 荷的產(chǎn)生。
[0023] 所述氣娃樹脂具有優(yōu)異的耐溫性、抗粘性、耐化學(xué)品性、防污性。
[0024] 所述聚四氣乙締優(yōu)選為聚四氣乙締微粉，粒徑為0.5~5μπι，聚四氣乙締具有優(yōu)異 的微波性能、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，添加聚四氣乙締乙締微粉可W顯著降低環(huán)氧樹脂復(fù) 合材料的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗和吸水率，同時也提高了復(fù)合材料的熱分解溫度，采用聚四氣 乙締微粉，可W增加比表面積，減少用量。
[00巧]所述室溫硫化娃橡膠選用市售單組份室溫硫化娃橡膠。室溫硫化娃橡膠是常用防 污閃涂層的主要成分，其具有優(yōu)良的電氣絕緣性、憎水性和憎水遷移性。
[00%] 所述納米氮化棚、納米氧化儀和納米氧化鋒混合物的粒徑為25~60nm，所述納米氮 化棚：納米氧化儀：納米氧化鋒的質(zhì)量比為3:5:2,納米氮化棚、納米氧化儀、納米氧化鋒具 有良好的耐熱性能，可W提高絕緣材料的熱穩(wěn)定性，用納米粒子填充增強聚合物，填料與基 體接觸面積大，并且納米粒子表面活性中屯、多，可W和基體緊密結(jié)合，相容性較好，達到同 時增初和增強的作用。
[0027]所述相容劑優(yōu)選為馬來酸酢接枝聚乙締或馬來酸酢接枝聚丙締，馬來酸酢接枝的 相容劑比其它相容劑極性強，相容效果比較好。
[0028] 所述阻燃劑優(yōu)選為氨氧化侶，其添加量少、阻燃效率高。
[0029] 所述抗氧劑優(yōu)選為抗氧劑300或抗氧劑BBM，適量抗氧劑的存在可延緩或抑制聚 合物氧化